ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร ทำไมเสียงนภากัมปนาท จึงมักเกิดขึ้นภายหลังแสงแปลบปลาบ

ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร เหตุใดนภาจึงกัมปนาท

หลายครั้งที่ได้ยินคำถาม ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร เสียงเปรี้ยงปร้างดังสนั่น มีคำอธิบายอย่างไร

“ ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร ครับ ” หลานชายวัยกำลังหัดเจรจาของฉันไถ่ถามขึ้นมาระหว่างคืนฝนพรำและแสงแปลบปลาบวิ่งพล่านไปทั่วฟ้า ฉันนึกหาคำอธิบายอย่างง่ายที่สุดเพื่อให้เหมาะสมกับวัยของผู้ฟัง แต่ก็เป็นเรื่องยากเกินกว่าที่ตั้งใจไว้

ฟ้าแลบ ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า (Thunder) เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุอิเล็กตรอนภายในก้อนเมฆ หรือระหว่างก้อนเมฆกับก้อนเมฆ หรือเกิดขึ้นระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน การเคลื่อนที่ขึ้นลงของกระแสอากาศ (updraft/downdraft) ภายในเมฆคิวมูโลนิมบัส ทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าในแต่ละบริเวณของก้อนเมฆและพื้นดินด้านล่าง เมื่อความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างตำแหน่งทั้งสองที่มีค่าระดับหนึ่ง จะก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าขนาดใหญ่ โดยมีประจุบวกอยู่ทางด้านบนของก้อนเมฆ ประจุลบอยู่ทางตอนล่างของก้อนเมฆ พื้นดินบางแห่งมีประจุบวก พื้นดินบางแห่งมีประจุลบ ซึ่งจะเหนี่ยวนำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า

ทำความรู้จักกับ “เมฆ” แต่ละประเภท

การเกิดประจุไฟฟ้าในอากาศ

เมื่อท้องฟ้าเต็มไปด้วยก้อนเมฆอันเกิดจากการควบแน่นของละอองน้ำในอากาศ และกระแสลมพัดให้เคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้า โมเลกุลน้ำและโมเลกุลอากาศเกิดการเสียดสีกันขณะที่เมฆเคลื่อนตัวไปในอากาศ จึงเกิดประจุไฟฟ้าขึ้นในก้อนเมฆและทวีปริมาณมากขึ้น จนกระทั่งเกิดความต่างศักย์ระหว่างก้อนเมฆ ทำให้เกิดการถ่ายเทประจุระหว่างหรือภายในก้อนเมฆ หรือระหว่างก้อนเมฆและพื้นดิน หลักการเกิดฟ้าแลบ ฟ้าผ่า และฟ้าร้อง อธิบายได้ดังนี้

ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร, ปรากฏารณ์ทางธรรมชาติ
การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าขณะที่เกิดฟ้าผ่า ฟ้าแลบ และฟ้าร้อง
ภาพประกอบ: ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์

เมื่อประจุลบบริเวณฐานเมฆถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกที่อยู่ด้านบนของก้อนเมฆ ทำให้เกิดแสงสว่างในก้อนเมฆ หรือประจุไฟฟ้าลบบริเวณฐานเมฆก้อนหนึ่งถูกเหนี่ยวนำไปหาประจุบวกในเมฆอีกก้อนหนึ่ง จะมองเห็นสายฟ้าวิ่งข้ามระหว่างก้อนเมฆเรียกว่า “ฟ้าแลบ”

เมื่อประจุลบบริเวณฐานเมฆถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกที่อยู่บนพื้นดิน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าจากก้อนเมฆพุ่งลงสู่พื้นดินเรียกว่า “ฟ้าผ่า” ในทางกลับกัน ประจุลบที่อยู่บนพื้นดินถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกในก้อนเมฆ มองเห็นเป็นฟ้าแลบจากพื้นดินขึ้นสู่ท้องฟ้า

เมื่อเกิดฟ้าแลบหรือฟ้าผ่า การเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าในอากาศทำให้อากาศในบริเวณนั้นมีอุณหภูมิสูงมากจนขยายตัวอย่างฉับพลัน ส่งผลให้เกิดช็อกเวฟ (Shock wave) ส่งเสียงดังออกมาเรียกว่า “ฟ้าร้อง”

ฟ้าแลบและฟ้าร้องเกิดขึ้นพร้อม ๆ กัน แต่เรามองเห็นฟ้าแลบก่อนได้ยินเสียงฟ้าร้อง เนื่องจากแสงมีความเร็วมากกว่าเสียง แสงมีอัตราเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ส่วนเสียงมีอัตราเร็วประมาณ 1/3 กิโลเมตรต่อวินาทีเท่านั้น ถ้าเราต้องการทราบว่า ฟ้าแลบหรือฟ้าผ่าเกิดขึ้นห่างห่างจากเราเท่าใด เราสามารถจับเวลาตั้งแต่เมื่อเราเห็นฟ้าแลบจนถึงได้ยินเสียงฟ้าร้องว่าเป็นระยะเวลากี่วินาที แล้วเอาจำนวนวินาทีคูณด้วย 1/3 ก็จะได้เป็นระยะทางกิโลเมตร เช่น ถ้าเราจับเวลาระหว่างฟ้าแลบกับฟ้าร้องได้ 3 วินาที เราจะทราบได้ว่า ฟ้าแลบอยู่ห่างจากเราประมาณ 1/3 x 3 เท่ากับ 1 กิโลเมตร (อ้างอิงจาก: ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์)

ฟ้าผ่า, ฟ้าแลบ, ฟ้าร้อง, ฝนฟ้าคะนอง
ตึกสูงต่างๆ มักติดตั้งสายล่อฟ้าไว้เพื่อป้องกันความรุนแรงจากเหตุการณ์ฟ้าผ่า

ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ที่ทำอันตรายได้ถึงชีวิต มักเกิดขึ้นกับวัตถุที่อยู่เหนือระดับพื้นดิน ทั้งนี้ เนื่องจากกระไฟฟ้าต้องการทางลัดระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน มีความเชื่อที่ส่งต่อกันมาว่า เมื่อเกิดพายุฝนฟ้าคะนองควรหลีกเลี่ยงการอยู่บนที่แจ้งและการมีสื่อนำไฟฟ้า เช่น สร้อยคอ แท่งโลหะ โทรศัพท์มือถือ แต่ในความเป็นจริงแล้ว โลหะที่สวมใส่อยู่บนร่างกายไม่ได้เป็นสาเหตุของการเกิดฟ้าผ่า พราะว่าการถูกฟ้าผ่า คือ การที่ร่างกายของเราได้ “แสดง” ประจุไฟฟ้าอย่างชัดเจนในพื้นที่นั้นๆ เช่น การไปยืนกลางทุ่งนา หรือยืนกลางลานโล่งแจ้ง

สำหรับการปลูกสร้างอาคารสูงควรติดตั้งสายล่อฟ้าไว้บนยอดอาคารและเดินสายกราวน์ไปยังพื้นดิน เพื่อเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าจากอากาศให้รีบผ่านลงสู่พื้นดิน โดยไม่สร้างความเสียหายให้แก่ตัวอาคาร

ในราตรีอันยาวนานของคืนฝนพรำ เด็กชายตัวน้อยหลับไปพร้อมกับเสียงน้ำฝนและแสงแวบวาบ ฉันไม่ได้เล่าถึงปรากฏการณ์ฟ้าผ่าอย่างที่อธิบายมาในข้างต้น แต่เปลี่ยนวิธีการเล่าให้เนื้อเรื่องการเกิดฟ้าผ่าให้เป็นนิทานก่อนนอน ซึ่งฉันหวังใจว่าหลานชายตัวน้อย คงเข้าใจในสิ่งที่เขาตั้งคำถาม


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ไอดินและกลิ่นฝนไอดินและกลิ่นฝน

เรื่องแนะนำ

วิทยาศาสตร์ว่าด้วย ความเจ็บปวด

วิทยาศาสตร์ว่าด้วยความเจ็บปวด: ความสามารถในการรู้สึกเจ็บปวดเป็นหนึ่งในของขวัญที่ธรรมชาติมอบแก่มนุษยชาติและสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรสัตว์  เราวิวัฒน์ขึ้นมาให้รู้สึกเจ็บปวดเพราะความเจ็บปวด ทำหน้าที่เป็นระบบเตือนภัยอันเป็นกุญแจสำคัญในการเอาตัวรอด ถึงกระนั้น ความเจ็บปวดก็ไม่เคยเป็นที่พึงปรารถนา นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามค้นหาวิธีใหม่ๆ ในการจัดการหรือบรรเทาความเจ็บปวด

ปรากฏการณ์ทะเลกรด (Ocean Acidification)

ในปัจจุบันการเกิด ปรากฏการณ์ทะเลกรด เพิ่มขึ้นในอัตราที่เร็วกว่าช่วงที่ผ่านมา และเริ่มส่งผลกระทบที่ชัดเจนมากขึ้น ปรากฏการณ์ทะเลกรด (Ocean Acidification) คือ ค่าความเป็นกรด-ด่าง หรือ ค่า pH ของน้ำทะเลในมหาสมุทรทั่วโลกลดลงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งโดยปกติแล้ว น้ำทะเลมีค่า pH อยู่ที่ราว 8.1 แต่เนื่องปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon dioxide) ในชั้นบรรยากาศโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่ช่วงปลายศตวรรษที่สิบแปดเป็นต้นมา กำลังส่งผลให้มหาสมุทรดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon dioxide) จากชั้นบรรยากาศมากขึ้นอีกหลายเท่าตัว และนำไปสู่ “สภาวะการเป็นกรดเพิ่มขึ้นของน้ำในมหาสมุทรทั่วโลก” ค่าความเป็นกรด-ด่าง หรือ ค่า pH มากกว่า 7 เป็นด่าง (Basic/Alkaline) 7 คือ เป็นกลาง (Neutral) ต่ำกว่า 7 เป็นกรด (Acidic) การเกิดปรากฏการณ์ทะเลกรด ปรากฏการณ์ทะเลกรด เกิดจากมหาสมุทรดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ปริมาณมหาศาลจากชั้นบรรยากาศโลก ส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำทะเล (H2O) เกิดเป็นกรดคาร์บอนิก (H2CO3) ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลให้ไฮโดรเจนไอออน […]

เบื้องหลังสึนามิเหนือความคาดหมายจากแผ่นดินไหวอินโดนีเซีย

ผู้เชี่ยวชาญตั้งข้อสังเกตว่า ความรุนแรงของคลื่นสึนามิที่เกิดขึ้นในอินโดนีเซีย อาจเป็นผลมาจากแผ่นดินถล่มใต้ทะเล ประกอบกับลักษณะของภูมิประเทศอ่าวเมืองปาลูที่แคบ ยิ่งส่งผลให้คลื่นทวีความรุนแรงขึ้น

แนะนำตัวคู่หูอีกดวงของโลก

  พบดวงจันทร์ดวงที่สองของโลก องค์การนาซาพบดาวเคราะห์น้อยที่ชื่อว่า Asteroid 2016 H03 โคจรรอบดวงอาทิตย์และเข้าใกล้โลกอยู่เนืองๆ และอาจดำเนินต่อไปเช่นนี้อีกหลายร้อยปีข้างหน้า ขณะที่ดาวเคราะห์น้อย 2016 H03 โคจรรอบดวงอาทิตย์ ก็ดูเหมือนว่ามันโคจรรอบโลกด้วยเช่นกัน แต่อยู่ห่างไกลเกินไปที่จะนับเป็นดาวบริวารของโลกอย่างแท้จริง กระนั้น ดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ก็เรียกได้ว่าเป็นคู่หูของโลกที่อยู่มานานที่สุดในปัจจุบัน และเรียกได้ว่าเป็น “บริวารเสมือน” (quasi-satellite) “ดาวเคราะห์น้อย 2016 H03 โคจรรอบโลกและไม่เคยออกห่างไปไหนระหว่างที่เราโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปด้วยกัน ดังนั้นเราจึงเรียกมันว่าเป็นบริวารเสมือนครับ” พอล โชดาส ผู้จัดการของ NASA’s Center for Near-Earth Object (NEO) Studies ที่ Jet Propulsion Laboratory ในเมืองแพซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย บอก “ดาวเคราะห์น้อยอีกดวงที่ชื่อ 2003 YN107 โคจรด้วยรูปแบบคล้ายคลึงกันอยู่ช่วงหนึ่งเมื่อสิบปีก่อน แต่แล้วก็หลุดออกจากวงโคจรของเราไป แต่ดาวเคราะห์น้อยดวงใหม่นี้อยู่ติดหนึบกับเรามากกว่าครับ การคำณวนของเราบ่งบอกว่า 2016 HO3 เป็นบริวารเสมือนของโลกที่มีความเสถียรมาเกือบร้อยปีแล้ว และน่าจะโคจรในฐานะคู่หูของโลกไปอีกหลายร้อยปีเลยละครับ” มีผู้สังเกตเห็นดาวเคราะห์น้อย 2016 H03 […]